半固态金属铸造

    是利用球状初生固相的固液混合浆料铸造成形；或先将这种固液混合浆料完全凝固成坯料，再根据需要将坯料切分，并重新加热至固液两相区，利用这种半固态坯料进行铸造成形。这两种方法均称为半固态金属铸造。其工艺过程主要分为两大类工艺过程。

(1)流变铸造　是利用剧烈搅拌等方法制出预定固相分散的半固态金属料浆进行保温，然后将其直接送入成形机，铸造或锻造成形。采用压铸机成形的称为流变压铸，采用锻造机成形的，称为流变锻造。

图2 半固态金属流变压铸示意图

1—搅拌棒；2—合金液；3—加热器；4—冷却器；5—搅拌室；

6—半固态合金浆料；7—压射冲头；8—压铸压射室；9—压铸型

(2)触变铸造　也是利用剧烈搅拌等方法制出球状晶的半固态金属料浆，并将它进一步凝固成锭坯或坯料，再按需要将坯料分切成一定大小，重新加热至固液两相区，然后利用机械搬运将其送入成形机，进行铸造或锻造。根据采用成形机不同，也可分为触变压铸、触变锻造等。

图3 半固态金属触变压铸示意图

图4 半固态金属触变压铸设备平面布置图

1—坯料搬运机器人；2—H-630SC型压铸机；3—铸件抓取机器人；

4—浇注系统锯切机构；5—铸件冷却箱；

6—涂料喷涂装置；7—加热系统

（1）在重力下，重熔加热后的黏度很高，可机械搬运，便于实现自动化，在高速剪切作用下，黏度又可迅速降低，便于铸造；

（2）生产效率高；

（3）改善了金属的充型过程，不易发生喷溅，减少了合金的氧化和铸件裹气，提高了铸件的致密性，可通过热处理进一步强化，其强度比液体金属压铸件更高；

（4）减少了凝固收缩，铸件收缩孔洞减少，可承受更高液体压力；

（5）铸件不存在宏观偏析，性能更均匀；

（6）其固相分散，便于调整，借此改变半固态金属料浆或坯料的表面黏度以适应不同工件的成形要求；

（7）铸件为近终化成形，大幅度减少毛坯加工量，降低了生产成本；

（8）充型温度低，减轻了对模具的热冲击，提高了模具寿命；

（9）节约能源25%～30%；

（10）操作更安全，工作环境更好；

（11）半固态金属的黏度较高，便于加入增强材料(颗粒或纤维)廉价生产复合材料；

（12）充填应力显著降低，因此，可成形很复杂的零件毛坯，其铸件性能与固态锻件相当，而降低了成本。

    由于半固态金属及合金坯料的加热、输送很方便，并易于实现自动化操作，因此，当固态金属触变压铸和触变锻造已成为当今金属半固态成形中的主要工艺方法。但流程更短、成本更低的半固态金属及合金的流变成形技术也正在逐步进入实际商业应用。

    例如，利用触变铸造法，1997年美国两家半固态铝合金成形工厂的生产能力分别达到每年5000万件，近年来，它的一些主要零件毛坯年产量为:制动总泵体240万件，油道和发动机支架各100万件，摇臂座150万～200万件，同步带托座20万件。另一公司利用镁合金触变射铸技术生产了50余万件半固态镁合金汽车零件。北京科技大学也成功连续铸出球状初生晶粒的AlSi7Mg合金坯料，并触变成形出汽车制动总泵壳及其他零件，触变成形实验达到中试水平等